DE2308310A1 - Kraft- und arbeitsmaschine, insbesondere verbrennungsmotor - Google Patents

Kraft- und arbeitsmaschine, insbesondere verbrennungsmotor

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DE2308310A1
DE2308310A1 DE19732308310 DE2308310A DE2308310A1 DE 2308310 A1 DE2308310 A1 DE 2308310A1 DE 19732308310 DE19732308310 DE 19732308310 DE 2308310 A DE2308310 A DE 2308310A DE 2308310 A1 DE2308310 A1 DE 2308310A1
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rotor
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housing
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Franz Weidlich
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/30Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F01C1/40Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and having a hinged member
    • F01C1/44Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and having a hinged member with vanes hinged to the inner member

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

  • Kraft- und Arbeitsmaschine, insbesondere Verbrennungsmotor Die Erfindung betrlfft eine Kraft- und Arbeitsmaschine mit einem Gehäuse und einen darin drehbar gelagerten Rotor; Insbesondere ist die Maschine als Verbrennungsmotor geeignet. Dle Erfindung ist aber auch auf die Ausbildung von Dampf-, Luft- oder Flüsslgkeitsmotoren bzw. -pumpen sowie auf Verdlchter und Turbinen anwendbar.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Maschine der obengenannten Gattung mit einem besonders ruhigen, stetigen Lauf zu schaffen, und zwar eine Maschine, die billig, sowie mit geringem Gewicht und geringem konstruktivem Aufwand aus verhältnismäßig wenlgen, robusten Einzelteilen herstellbar ist und - mit jedwedem Medium bzw. Treibstoff betreibbar -eine hohe Leistung erbrtrigt.
  • Diese Aufgabe der Erfindung wird ihrem wesentlichsten Merkmal zufolge dadurch gelöst, daß im peripheren Bereich des Rotors mindestens ein gegen die Innenseite des Gehäuses gleltend und dlchtend anlegbarer, durch mindestens zwei zwischen dem Gehäuse und dem Rotor gebildete, gegeneinander dicht abgeschlossene Kammern geführter Kolben beweglich, vorzugsweise um eine Achse schwenkbar, gelagert ist.
  • Mlt dieser prinzipiellen Gestaltung kann das Gewicht der erfindungsgemäßen Maschine Im Vergleich zu den vorbekannten Maschinen und Motoren mit hln- und hergehenden Kolben bel höherer Leistung auf bloß ein Drittel vermindert werden.
  • Durch den Wegfall jeglicher Ventilanordnung ist die erfindungsgemße Maschine durch Einsparung des Ventilsteuermechanismus wesentlich einfacher und billiger herzustellen und ist vergleichsweise auch weniger raumaufwendig.
  • Gegentiber den vorbekannten Drehkolben-Maschinen hat die erfindungsgemäße Lösung den Vorteil, daß Innerhalb einer Umdrehung mehrere Arbeitsphasen stattfinden können, wenn - nach einer bevorzugten Ausftthrungsform des Erfindungsgegenstandes - mehrere in bezug zur Antriebswelle der Maschine dieametral einander gegenffberliegende Kolben vorgesehen und auf dem Rotor gelagert sind.
  • Zahlreiche weitere konstruktive Erfindungsmerkmale sind In den Unteransprllchen gekennzeichnet. Im folgenden werden anhand der Zeichnungen Ausführungsbelspiele der Erfindung erläutert. Es zeigen im einzelnen: Fig. 1 einen schematischen Schnitt senkrecht zur Antriebswelle einer ersten Ausführungsform mit zwei Kolben; Fig. 2 einen Teilschnitt durch eine Ausführungsform mit Insgesamt vier Kolben; Fig. 3 einen Teilschnitt durch eine Ausführungsform mit zwel Doppelkolben, von denen in diesem Teilschnitt nur einer sichtbar Ist; Fig. 4 eine Seitenansicht elnes solchen Im Rotor gelagerten Doppelkolbens; Fig. 5 eine axonometrische Ansicht des Rotors mit einem an ihm gelagerten solchen Doppelkolben; Fig. 6 einen Schnitt nach Linie VI-VI in Fig. 3; Fig. 7 eine schematlsche Darstellung einer Fliehkraftbremse; Fig. 8 eine abgeänderte Variante eines mit zwei Doppelkolben ausgestatteten Motors; Fig. 9 eine Ansicht eines Doppelkolbens gemäß Fig. 8; Fig. 10 einen Schnltt durch einen solchen Doppelkolben; Fig. 11 teilweise im Schnitt einen Dichtleistenträger; FLg. 12 einen Längsschnitt durch einen solchen Dichtlelstenträger und Fig.13 eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
  • Die Verbrennungskraftmaschine nach Fig. 1 besteht im wesentlichen aus einem etwa kreisrunden Motorblock, der ein Gehäuse 1 für einen darin drehbar gelagerten, mit einer Antriebswelle 2' drehverbundenen Rotor 2 bildet. Im peripheren Berelch dieses Rotors 2 sind zwei gegen die Innenseite 3 des Gehäuses 1 gleitend anlegbare und um Schwenkachsen 4 schwenkbare Kolben 5 einander diametral gegenUberliegend gelagert. Dlese Kolben durchlaufen bei einer Drehung des Rotors 2 In der mit Pfeil bezelchneten Drehrlchtung nacheinander die zwischen dem Rotor 2 und der Gehäuse-Innenseite 3 gebildeten belden Kammern 6 und 7. In die Einlaßkammer 6 mtindet ein Einlaßkanal 8, die Auslaßkammer 7 ist an einen Auslaßkanal 9 angeschlossen. Im Bereich einer Verbrennungskammer 10 befindet sich zur Brennstoffzufuhr eln Brennstoffinjektor 11 und zur ZUndung des Brennstoffluftgemisches eine Zündkerze 12 oder eln Glühstift, je nachdem, ob es sich um einen Benzln- oder Dieselmotor handelt. Der Verbrennungskammer 10 kann ein Nachbrennsystem zugeordnet selen, um eine vollkommene Verbrennung zu erzlelen und sicherzustellen, daß Kohlendioxid In geritmöglichem Ausmaß auftritt.
  • Der das Gehäuse 1 verkörpernde Motorblock enthält ein Kühlwasserkanalsystem mit Kanälen 13 und FUllstutzen 13'.
  • Zur Steuerung der Bewegung der belden etwa ein tropfenförmiges Profil aufweisenden Kolben 5 während des Rotorumlaufes dlent eine feststehende Nockenscheibe 14.
  • Jeder Kolben 5 besitzt eine Brennkammer 15, die betm Umlauf des mit einer Ausnehmung 15' versehenen Rotors 2 temporär In den Bereich der Verbrennungskammern 10 des Gehäuses 1 gerät, und zwar jewells zum Zeitpunkt einer in dleser Verbrennungskammer 10 stattfindenden Explos Ion des komprimierten und gezündeten Brennstoff-Luft-Gemisches.
  • Dte Funktlon der Maschine ergibt slch wle folgt: Der Rotor 2 wird In Pfellrlchtung durch eine Startelnrlchtung In Drehung versetzt, wobei einer der Kolben 5 am Einlaßkanal 8 vorbelgleltend die in der Einlaß-Kammer 6 befindliche Luft verdichtet und gleichzeitig an selner Hinterseite Frischluft aus dem Einlaßkanal 8 ansaugt. In die von diesem Kolben 5 verdichtete Luft wird über den Injektor 11 Brennstoff eingespritzt und Im Zeltpunkt der größten Verdichtung wird das Brennstoff-Luft-Gemlsch von der ZUndkerze 12 0. dgl. gezündet, wobel die Explosion den Kolben 5 in die Auslaßkammer 7 driickt. Die in dieser Auslaß-Kammer 7 von der vorhergehenden Explosion zurückgebliebenen Verbrennungsgase werden über den Auslaß 9 ausgestoßen Während einer Umdrehung des Rotors 2 wiederholt sich dieser Vorgang, wobel die Kolben wechselweise zur Verdichtung bzw. zur Arbeltelelstung herangezogen werden.
  • Um betm Übergang des Kolbens vom Auslaßtakt In den Ansaugtakt eine gewisse Überschneidung zu errelchen, kann Im Rotor 2 eine Nut 2" vorgesehen werden.
  • Dasselbe Prlnzlp kann - gemäß Ftg. 2 - bei einem Motor mit vier diametral einander gegenllberliegend gelagerten Kolben 5 verwirklicht werden, wobei jeweils zwel Elnlaßkammern 6 und zwei Auslaßkammerh 7 vorgesehen sind; bei einer Umdrehung erfolgen dann jeweils acht Explosionen. Selbstverständlich sind bei dieser AusfUhrungsvariante jeweils zwel Einlaßkanäle 8, die mlt Luftfiltern ausgestattet seln können, und zwel Auslaßkanäle 9 vorgesehen. Die Brennkammer 15 der elnzelnen Kolben 5 ist auch hier durch Zuordnung einer Ausnehmung 15' des Rotors vergrößert worden.
  • Die Schmierung des Motors, insbesondere der Kolbenlaufbahn kann Uber verschließbare Nlppel 16 erfolgen bzw. vermittels einer Tropfölpumpe, die über solche Nippel bzw. Kanäle den Außenteilen der Kolben Schmiermittel zuführt. Zur Schmierung der Nockenscheibe 14 und des Rotors 2 können in diesen Bestandtellen Kanäle 16' vorgesehen sein, Uber die solche Bestandtelle aus elnem Ölband, gegebenenfalls durch Zentrifugalkraft, mit Schmiermlttel versorgt werden, wobel verhlndert wird, daß allzu viel Öl in die Kolben eintritt, indem beispielsweise Kanäle vorgesehen sind, über die Uberschussiges Öl von einer Ölpumpe aus dem Gehäuse abgesaugt wird.
  • Dichtleisten 17 sorgen Uberall, wo es erforderllch ist, für eine einwandfreie Abdichtung der zwischen Rotor 2 und Gehäuse 1 gebildeten Kammer. Ferner sind an der Innenseite 3 des Gehäuses 1 zwischen jeweils benachbarten Kammern 6 und 7 mit solchen Dichtleisten 17 ausgestattete Ftihrungsflächen 18 fllr den Rotor bzw. dessen Kolben 5 vorgesehen. Auch die Verbrennungskammer 10 ist im Bereich einer dieser FUhrungsflächen 18 vorgesehen, welche die Zone der ZUndung und Explosion des Brennstoff-Luft-Gemisches umfaßt.
  • Wie die Zelchnung lehrt, mündet der Einlaßkanal 8 jeweils an dem In Drehrichtung des Rotors 2 hinteren Ende der Einlaßkammer 6, die Auslaßleitung 9 hlngegen an dem In Drehrichtung vorderen Ende der Auslaßkammer 7.
  • Gemäß einer bevorzugten und besonders vo rte ilhaften Ausführungsform des Erflndungsgegenstandes ist der Kolben gemäß Fig. 3 bis 5 aus einem mit der Nockenscheibe 14 ständig in Berührung stehenden ersten Kolbenteil 51, sowle elnem gegenüber diesem ersten Kolbenteil verschwenkbar gelagerten zweiten Kolbenteil 52 zusammengesetzt und derart als sogenannter Doppelkolben 50 ausgebildet. Dte beladen Kolbenteile 51 und 52 sind dichtend aneinander geführt und selbstverständlich auch gegen die Laufbahn hin mittels Dichtleisten 17 und Ölabstreifern 17' abgedichtet (Fig. 4).
  • Beide Kolbenteile 51, 52 des Doppelkolbens 50 sind um die gemeinsame Kolbenachse 4 in bezug zueinander und In bezug zu Rotor 2 verschwenkbar gelagert. Der zweite Kolbenteil 52 ist mittels eines auf der Nockenschelbe 14 zusätzlich vorgesehenen, nur ihm zugeordneten eigenen Nockens 53 verstellbar und besitzt eine sich belm Umlauf des Rotors 2 an der Hinterkante 54 der Verbrennungskammer 10 abwälzende und diese Verbrennungskammer verschließende Außenfläche 55. Selbstverständlich kann auch der Kolbenteil 52 mlt der den zugeordneten Nocken 53 tragenden Scheibe in stäsligem Kontakt stehen. Der erste Kolbenteil 51 weist eine die Verbrennungsgase aufnehmende Brennkammer 56 auf, die der Brennkammer 15 des vorher beschriebenen elnfachen Kolbens 5 entspricht; auch dieser Brennkammer 56 ist im Rotor eine Ausnehmung 56' zugeordnete Beide Kolbenteile 51,52 weisen Fortsätze 51', 52' auf.
  • Die Außenwände der Kammern 6, 7 sowie die eine Fllhrungsfläche 18 für den Rotor 2 bildenden Bereiche der Innenseite 3 des Gehäuses 1, sowie auch die auf der Nockenscheibe 14 bzw. dem Nocken 53 gleltenden Teile des Doppelkolbens 50 können, wle an sich bekannt, aus hochfestem, verschleißfestem Material gefertigt sein oder mlt einer Auflage eines solchen Materials versehen seln; eine solche Auflage 62 an der Gehäuse-Innenseite 3 ist in der Fig. 4 dargestellt.
  • Wie die Fig. 6 zeigt, Ist der Rotor mittels Dichtrtngen 64 gegen das Gehäuse abgedlchtet und mit der Welle 2 Uber eine Muffe 65 drehfest verbunden. Die Muffe 65 ist mittels Schrauben 66 am Rotor 2 befestigt und Uber eine Mitnehmerverbindung, z. B. eine Feder 67 mit der Welle 2' gekoppelt. Um Ölverluste nach außen hln zu vermeiden, kann der Rotor 2 mit elnem auf der Welle 2' anliegenden Dichtring 68 versehen sein. In Ublicher Weise Ist an elnem Wellenende ein Abtriebszahnrad 69 montiert, welches auch als Anlaßetnrichtung dienen kann.
  • Der Rotor selbst besteht aus zwel Tellen, die mlttels Schrauben zusammengehalten werden und zwischen slch die Kolben 5 bzw. 50 einschließen. Diese belden Rotorwelle liegen natürlich, um Druckverluste zu vermelden, dicht aneinander an, was z.B. durch eine Dichtung 2a erreicht wird.
  • Die Nockenscheibe 14 ist mittels Schrauben 70 fest mlt dem Gehäuse 1 verbunden und dlent gleichzeitig der Lagerung der Welle 2' sowle der Abstützung des Rotors 2. Der Kolbenteil 51 des Doppelkolbens 50 besitzt eine Ausnehmung 71, welche den ungehinderten Durchtritt der dem anderen Kolbenteil 52 zugeordneten Nocke 53 ermögllcht. Über seine beiden FUhrungszapfen 50' steht der Kolbenteil 51 mit der Nockenscheibe 14 dauernd in BerUhrung und wird zwangsläufig entlang der Gehäuse-Innenselte 3 geführt. Um eine allzu starke Anpressung des Kolbentells 51 an die Gehäuse-Innenseite 3 durch die Wirkung der Fliehkraft zu vermeiden, kann eine Fliehkraftbremse (Rg. 7) eingebaut werden. Hierbei wird durch mehrere Blattfedern 73 o.dgl., welche sich auf mit den Bolzen der Kolbenachsen 4 fest verbundenen Nocken 72 abstützen, eine Krafteinwirkung entgegen der Schwenkrichtung des seinerseits auf dem Bolzen drehfest gelagerten Kolbenteiles 51 erzeugt.
  • Der zweite Kolbenteil 52 dagegen ist auf diesem Bolzen frel schwenkbar gelagert, der nattirlich selbst drehbar Im Rotor 2 befestigt Ist.
  • In Fig. 6 ist weiter noch schematisch eine Zahnradpumpe 74 dargestellt, die in üblicher Weise von der Welle 2' angetrieben wird. Dle Druckölleitung 75 ist am Gehäuse 1 angeschlossen und versorgt über die Bohrungen 76, 76' der Nockenscheibe 14 die Nockengleitbahnen mit Öl. Dieses Öl wird dann auf beliebigem Wege wieder aus dem Rotorinneren abgesaugt. An die Druckölleitung 75 kann auch ein, z. B. in Flug. 2 dargestellter Nlppel 16 angeschlossen seln, wobei das Öl lediglich Im Ansaugtakt zugeführt wird, und zwar in einer auf die Drehzahl des Motors abgestimmten Menge. Überschüssiges Öl kann dann durch geelgnete, Im Kolben vorgesehene Leltungen abgesaugt werden.
  • Eine Weiterbildung eines zweiteiligen Kolbens, d. h. eines Doppelkolbens 50, ist im folgenden anhand elnes In den Fig. 8 bls 10 dargestellten Ausfllhrungsbeispiels erläutert.
  • In dlesen Flguren sind wleder die glelchen Telle mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet wle bei den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen. Der Einfachheit halber ist In der Fig. 8 nur einer der beiden einander diametral gegenUberliegend gelagerten Kolben 50 voll im Schnitt dargestellt; ferner wurde auf die Darstellung von Dichtleisten und sonstigen Details sowie auf die Darstellung der Brennstoffzufuhr der Übersichtlichkeit halber verzichtet.
  • Der Doppelkolben 50 Ist bel diesem AusfUhrungsbeispiel mlttels zweler Elnsatztelle 57 und 58, z.B. aus Stahl, im Rotor 2 befestigt. Diese Einsatzteile 57,58 ermöglichen einen besonders einfachen Ein- und Ausbau der Kolbeneinheit.
  • Wie aus den Fig. 9 und 10 gut erslchtllch, umfaßt die Doppelkolbenelnhelt außer den genannten Einsatzteilen 57, 58 wlederum einen ersten Kolbenteil 51, der mlttels Dichtleisten 17 gegen die Führungsbahn der Kolben nach außen hin abgedlchtet ist und auch einen Ölabstreifer 17' aufweist. Innerhalb des Einsatzteiles 58 befindet sich der zwelte Kolbenteil 52. Gegenüber dem Einsatzteil 58 sind beide Kolbentelle 51, 52 mittels Dichtleisten 17 abgedichtet und um die Schwenkachse 4 schwenkbar gelagert. Dle Elnsatztelle 57 und 58 sowle die Lagerung der Schwenkachse 4 sind von einem Schmier- und Kühlmittel-Kanalsystem durchsetzt, wobel die Flußrichtung des flüssigen Mittels durch Pfeile angedeutet ist. Dle Einsatzteile 57, 58 sind ferner mit Befestlgungsorganen (nlcht dargestellt) zur Befestigung Im Rotor 2 ausgestattet, die beispielsweise als Sackgewlndelöcher ausgebildet sein können.
  • Eine im Rotor 2 oder Im Einsatzteil 58 vorgesehene Rückholfeder 59 drückt den Kolbenteil 52 mlt einem Fortsatz 52' gegen den ihm zugeordneten Nocken 53. In einer Seltenwand des Einsatzteiles 58 ist etn Einlaßschlitz 60 vorgesehen, der bet verschledenen nockengesteuerten Schwenkstellungen des Kolbentelles 52 den zwischen diesem Kolbenteil 52 und dem Einsatzteil 58 gebildeten Hohlraum 58' temporär mit der Elnlaßkammer 6 verbindet oder gegen diese Kammer abschlleßt. Ferner sind im Elnsatztell 58 sowie in den Kolbentetlen 51 und 52 einander zugeordnete Kanäle 60' vorgesehen, Ueber die - bei einer bestimmten nockengesteuerten Stellung der Kolbenteile 51, 52 In bezug zum Einsatzteil 58 - die Brennkammer 56 des Doppelkolbens 50 mit dem zwischen Kolbenteil 52 und dem Einsatzteil 58 gebildeten Raum 58' und somit über den Einlaßschlitz 60 mit der Elnlaßkammer 6 in Verbindung gebracht wird, um verdichtetes Brennstoff-Luftgemlsch in die Brennkammer 56 einströmen zu lassen. Dte Funktion der Maschlne ergibt sich dann wle folgt: Durch die gesteuerte Bewegung des Kolbenteiles 51 wird der an den Seltenwänden des Ensatztelles 58 vorgesehene Einlaßschlitz 60 freigelegt, wodurch verdichtetes Kraftstoff-Luft-Gemlsch in den Raum 58' gelangt. Bei Betätlgung des Kolbenteiles 52 durch die Nocke 53 wird das im Raum 58' befindliche Gemisch komprimiert und gleichzeitig der Einlaßschlitz 60 verschlossen. In jener Kolbenstellung, bet der die Verbrennungekammer 10 durch den Kolbentell 51 gegen die Auslaßkatrimer 7 abgeschlossen wird, fluchten die Kanäle 60' einerseits des Kolbenteiles 51 und andererseits des Einsatzteiles 58, wodurch das Gemlsch in die Verbrennungskammer 10 gepreßt werden kann. Bel Zündung wird dann der Kolben 50 vorwärtsgetrieben. Im übrigen arbeitet diese Maschine in gleicher Weise wie bereits anhand der Fig. 3 bis 5 beschrleben.
  • Dte Abdichtung des Kolbenteiles 51 gegen die Gehäuse-Innenseite 3 kann durch einen In Fig. 9 strlchliert angedeuteten, in einer halbrunden Ausnehmung dicht gelagerten schwenkbaren Dichtleistenträger 63, der slch der Kolbenlaufbahn anzupassen vermag, erfolgen.
  • Um zu erreichen, daß nur der Kolbenteil 52 bel der Einspritzung des Kraftstoffes feucht wird, Ist es von Vorteil, wenn der Kraftstoff dem vorverdichteten Luftstrom, der in den Kompressionsraum 58' strömt, zugeführt wlrd. Die Einspritzrichtung weist dabei einen Wlnkel zur Strömungsrlchtung der vorverdlchteten Luft auf, d. h.
  • der Treibstoff wird schräg zur Strömungsrichtung der vorverdichteten Luft, welche in den Kompressionsraum 58' einströmt, eingespritzt.
  • In den zwischen der Nockenschelbe 14 bzw. dem Nocken 53 einerseits und der Antriebswelle 2' andererseits befindlichen Raum 61 wird Schmieröl eingepreßt und gelangt Uber den Kanal 61' zur Innenseite des Rotors 2 und damit zu den Doppelkolben 50.
  • Die Fig. 11 und 12 zeigen einerseits tells im Querschnitt, andererselts Im Längsschnitt einen Dichtleistenträger 77. Solche Dichtleistenträger 77 sind im Gehäuse 1 jewells an den FUhrungsflächen 18 angeordnet und gestatten eln Vorbeigleiten des Kolbens 5 bzw. 50 ohne Hängenbleiben. Dies wird dadurch bewlrkt, daß der Dichtleistenträger 77 durch endseltlge Vorsprünge 77' In Umfangsnuten 78 des Rotors 2 geführt wird und jeweils vor der Ankunft elnes Kolbens 5 bzw. 50, bzw. der an der Gehäuse-Innenseite 3 gleitenden Dichtstrelfen 17 des Kolbens 5 bzw. 50, durch jedem Kolben zugeordnete, In den Umfangsnuten 78 vorgesehene Nocken 79 hochgehoben wird. Zu diesem Zweck ist der Dtchtlelstenträger 77 in einer Ausnehmung 80 des Rotors 2 gleitend gelagert und über eine Gegenplatte 81 mittelbar durch eine Druckfeder 82 belastet. Zur Führung der Gegenplatte 81 kann ein Stift 81' vorgesehen werden. In Nuten des Dichtlelstenträgers 77 sind die Dichtleisten bzw. Ölabstrelfer eingelegt, welche durch kleine Federn 83 oder gegebenenfalls auch durch Fuhrungsleisten 84 der Gegenplatte 81 auf die Oberfläche des Rotors gepreßt werden. Jedesmal wenn nun etn Kolben 5 bzw. 50 ankommt, wird der Dichtleistenträger 77 belderends durch die vorlaufenden Nocken 79 angehoben und solange gehalten, bis der Kolben 5 bzw. 50 vorbei ist, worauf er wieder auf den Rotor 2 abgesetzt wird.
  • Mlttels einer in den Bolzen einer Kolbenachse 4 eingepreßten, in Fig.7 gesondert dargestellten Nocke 72 kann vermlttels einer zugehörigen Federung 73 eine Bremsung der Fliehkräfte des Kolbens 51 erfolgen.
  • Selbstverständlich ist die Erfindung hinsichtlich der erläuterten und dargestellten, manchmal nur schematisch und prinzipiell behandelten Einzelheiten mannlgfach abwandelbar und ausbaufählg. Insbesondere sind die Einzelheiten des Kolbens bzw. Doppelkolbens hinsichtlich ihrer Ausbildung und Abdichtung durchaus nicht an die erläuterten, beispielsweise Illustrlerenden Detalls gebunden.
  • So könnte z.B. der Doppelkolben derart ausgeblldet seln, daß der zwischen der Nockenscheibe 14 und der Gehäuse-Innenwand 3 geführte Kolbenteil zur Gänze Im zweiten Kolbenteil gelagert ist, wobel dieser zwelte Kolbenteil zum Zeitpunkt der höchsten Verdichtung den Verbrennungsraum vollkommen dicht abschließt. Der zweite, sozusagen äußere Kolbenteil wäre dann seinerseits im Rotor 2 bzw. In elnem Einsatz rahmen 57, 58 schwenkbar gelagert und natürlich wieder dicht geführt.
  • In Fig. 13 ist eine Exzentersteuerung für den Doppelkolben 50 dargestellt. Diese Exzentersteuerung kann sowohl flir den Kolbenteil 51 als auch für den Kolbenteil 52 vorgesehen seln. In der Figur ist sie lediglich in Verblndung mit der Steuerung des Kolbenteiles 51 dargestellt. Der Kolbenteil 52 kann jedoch auch von einer Nockensteuerung, wie sle im vorstehenden beschrieben wurde, gesteuert werden.
  • Der Exzenter 90 wird infolge der Drehung des Rotors 2 In Pfeilrichtung angetrleben. Für den Antrleb sorgen ein feststehendes Zahnrad 94 sowie ein mit der Exzenterwelle 92 verbundenes Zahnrad 95. Das Zahtrad 95 rollt hierbel auf dem feststehenden Zahnrad 94 ab. Am Exzenterbügel 93 ist der Exzenterpleuel 91 befestigt, der an den Kolbentell 51 angreift und dlesen so steuert, daß er an der Innenwand 3 des Gehäuses 1 ständig anliegt.

Claims (42)

  1. Patentansprüche
    Kraft- und Arbeitsmaschine, Insbesondere Verbrennungsmotor, mit einem Gehäuse und einem darin drehbar gelagerten Rotor, dadurch gekennzeichnet, daß im peripheren Bereich des Rotors (2) mlndestens ein gegen die Innenseite (3) des Gehäuses (1) gleitend und dichtend anlegbarer, durch mindestens zwel zwischen dem Gehäuse (1) und dem Rotor (2) geblldete, gegeneinander dicht abgeschlossene Kammern (6, 7) geführter Kolben (5 bzw. 50) beweglich, vorzugsweise um eine Achse (4) schwenkbar, gelagert ist.
  2. 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, in bezug zu einer Antriebswelle (2' ) diametral einander gegenUberliegende Kolben (5 bzw. 50) vorgesehen sind.
  3. 3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (5 bzw. 50) mittels einer vorzugsweise zentral innerhalb des Rotors (2) angeordneten Kulisse an die Innenseite (3) des Gehäuses (1) anlegbar sind.
  4. 4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kulisse als Nockenscheibe (14) ausgebildet ist.
  5. 5. Maschine nach elnem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzelchnet, daß an der Innenseite (3) des Gehäuses (1) zwischen benachbarten Kammern (6, 7) mit Dichtelementen ausgestattete Führungs flächen (18) für den Rotor (2) bzw. dessen Kolben (5 bzw. 50) vorgesehen sind.
  6. 6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dlchtelemente als Dlchtleisten (17) ausgebildet sind.
  7. 7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzelchnet, daß die Dichtleisten (17) aus der Bahn des an der Innenseite (3) des Gehäuses (1) gleitenden Kolbens (5 bzw. 50) radial bewegbar sind.
  8. 8. Maschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzelchnet, daß mehrere Dichtleisten (17), gegebenenfalls gemeinsam mit einer Ölabstrelflelste (17') in elnem beweglichen Dlchtleistenträger (77) gelagert sind (Flg. 11, 12).
  9. 9. Maschine nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzelchnet, daß der Dichtleistenträger (77) In einer in der Führungsfläche (18) vorgesehenen Ausnehmung (80) verschiebbar gelagert ist.
  10. 10. Maschine nach elnem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzelchnet, daß der Dichtleistentriger (77) von am Rotor (2) vorgesehenen Nocken (79) betätigbar ist.
  11. 11. Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken (79) in einer Umfangsnut (78) des Rotors (2) vorgesehen sind, wobei die Höhe der elnzelnen Nocke (79) maxlmal der Tiefe der Nut (78) entspricht.
  12. 12. Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Dlchtlelstenträger (77) mittels beiderends vorgesehener Vorsprünge (77') in den Nuten (78) geführt ist.
  13. 13. Maschine nach elnem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Im Dlchtlelstenträger (77) eine federbelastete, vorzugsweise mit elnem Fllhrungssttft (81') für die Feder (82) ausgestattete Gegenplatte (81) verschiebbar angeordnet ist.
  14. 14. Maschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Im Dichtleistenträger (77) gelagerten Dichtleisten (17) bzw. die Ölabstrelfleiste (17') durch Uber ihre Länge vertellt angeordnete Federn (83), gegebenenfalls auch durch die Gegenplatte (81) auf die Oberfläche des Rotors (2) preßbar sind.
  15. 15. Maschlne nach elnem der vorhergehenden Ansprüche als Verbrennungsmotor, dadurch gekennzelchnet, daß die Kammern (6,7) teils als Einlaßkammern (6) an einen Elnlaßkanal (8), teils als Auslaßkammern (7) an einen Auslaßkanal (9) angeschlossen sind.
  16. 16. Maschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzelchnet, daß der Einlaßkanal (8) an einen Luftfilter angeschlossen ist.
  17. 17. Maschlne nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzelchnet, daß der Einlaßkanal (8) jeweils an dem in Drehrichtung des Rotors (2) hinteren Ende jeder Einlaßkammer (6) mündet.
  18. 18. Maschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßkanal (9) jeweils an dem in Drehrlchtung des Rotors (2) vorderen Ende der Auslaßkammer (7) mundes.
  19. 19. Maschlne nach Ansprüchen 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß jewells zwischen einer Elnlaßkammor (6) und einer Auslaßkammer(7) In der zwischen diesen Kammern gebildeten Fllhrungsfläche (18) eine Verbrennungskammer (10) vorgesehen und gegenüber den Kammern abgedichtet Ist.
  20. 20. Maschine nach elnem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben als Doppelkolben (50) aus einem mlt der Nockenscheibe (14) o.dgl. ständig in Berührung stehenden ersten Kolbenteil (51) sowie einem gegenüber diesem verschwenkbar gelagert ten zweiten Kolbenteil (52) zusammengesetzt ist, der dichtend vermittels Dichtleisten (17) am ersten Kolbenteil (51) geführt ist (Flg. 3 bis 8).
  21. 21. Maschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß beide Kolbenteile (51,52) um eine gemeinsame Achse (4) verschwenkbar am Rotor (2) gelagert sind.
  22. 22. Maschlne nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kolbenteil (52) durch einen vorzugsweise auf der Nockenscheibe (14) zusätzlich vorgesehenen, nur Ihm zugeordneten eigenen Nocken (53) verstellbar ist (Fig. 3, 6).
  23. 23. Maschine nach elnem der Ansprüche 20 bls 22, dadurch gekennzeichnet, daß der zwelte Kolbenteil (52) eine sich belm Umlauf des Rotors (2) an der Hinterkante (54) der Verbrennungskammer (10) abwlllzende und diese Kammer letztlich verschließende Außenfläche aufweist.
  24. 24. Maschlne nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben bzw. ein Kolbenteil (51) eine die Verbrennungsgase aufnehmende Brennkammer (15 bzw. 56) aufweist (Fig. 4, 5).
  25. 25. Maschine nach elnem der Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (2) eine die Verbrennungsgase aufnehmende, der Brennkammer (15 bzw.56) des Kolbens (5 bzw. 50) zugeordnete Ausnehmung (15' bzw.56') aufweist (Fig 2, 3 bzw.5).
  26. 26. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche der Kammern (6,7) sowie die Führungsflächen (18) fUr den Rotor (2) bzw. dessen Kolben (5 bzw. 50) bildenden Berelche der Innenseite (3) des Gehäuses (1) und/oder die auf der Nockenscheibe (14) bzw. dem Nocken (53) gleitenden Teile des Kolbens (5 bzw. 50) wie an sich bekannt aus hochfestem, verschleißfestem Material gefertigt oder mit elnem aus solchem Material bestehenden Belag (62) versehen sind.
  27. 27. Maschine nach elnem der Ansprüche 20 bts 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenteile (51,52) des Doppelkolbens (50) mit einander zteordneten Kanälen, dietusnehmungen (60') versehen sind, über die verdichtetes Brennstoff-Luft-Gemlßch bei einer bestimmten, nockengesteuerten Stellung der Kolbentelle In bezug zuelnander und zum Rotor (2) in die Brennkammer (56) des Doppelkolbens strömt, um dort gezündet zu werden.
  28. 28. Maschine nach elnem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben bzw. Doppelkolben (50) zwischen, vorzugswelse stihlernen Einsatzteilen (57,58) als austauschbare Einheit tm Rotor (2) lösbar befestigt ist.
  29. 29. Maschine nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß einer der schwenkbar an einem der Einsatzteile (57,58) gelagerten Kolbenteils (51,52) von einer Feder (59) beeinflußt ist, die Ihn gegen den zu seiner Steuerung dienenden Nocken (53) zu drücken trachtet.
  30. 30. Maschlne nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzelchnet, daß der einen schwenkbar gelagerten Kolbenteil (52) umfassende Elnsatzteil (58) mit diesem Kolbenteil (52) einen Raum einschließt, der über einen von diesem Kolbenteil nockengesteuert verschließbaren Einlaßschlitz (60) mit der Elnlaßkammer (6) verbindbar ist.
  31. 31. Maschine nach einem der AnsprUche 20 bls 30, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Innenseite (3) des Gehäuses (1) in Kontakt stehende Bereich des einen Kolbentelles (51) eine schwenkbar gelagerte Dichtleiste (65) trägt.
  32. 32. Maschine nach einem der Ansprüche 28 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzteile (57 und 58) von einem Schmier- und Kiihlmittel-Kanalsystem durchsetzt sind, das vorzugsweise auch die Lagerung der Schwenkachse (4) der beweglichen Kolbenteile (51, 52) einschließt.
  33. 33. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzelchnet, daß der Kolben (5 bzw. 50) durch eine der Richtung der Fliehkraft entgegengesetzt gerichtete Kraft beaufschlagbar ist.
  34. 34. Maschine nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (5 bzw. 50) durch eine Federkraft beaufschlagt ist.
  35. 35. Maschine nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (5 bzw. 50) mit zumindest einer um die Kolbenachse (4) schwenkbaren, die Angriffsfläche der Kraft bildenden Nocke (72) gekoppelt ist.
  36. 36. Maschlne nach Anspruch 35, gekennzelchnet durch eln Paar von Blattfedern (73), die die Nocke (72) umfassen und deren Verdrehung bremsen.
  37. 37. Maschlne nach elnem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (5 bzw. 50) mittels eines Exzenters (90) an die Innenseite (3) des Gehäuses (1) anlegbar sind.
  38. 38. Maschine nach einem der Ansprüche 20 bls 36 und Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung des Kolbens als Doppelkolben (50) wenlgstens der erste Kolbenteil (51) mittels des Exzenters (90) gesteuert ist.
  39. 39. Maschlne nach Anspruch 37 oder 38, dadurch gekennzelchnet, daß der Exzenter von der Rotordrehung angetrleben wlrd.
  40. 40. Maschlne nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzelchnet, daß die Einspritzung so gesteuert Ist, daß der Kraftstoff der vorverdichteten Luft belm Einströmen in den Kompresslonsraum (58') zugeführt wird.
  41. 41. Maschine nach Anspruch 40, dadurch gekennzelchnet, daß die Elnsprltzrlchtung schräg zur Strömungsrlchtung der vorverdlchteten Luft verläuft.
  42. 42. Maschine nach elnem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von der Achse (4) zu dem Dichtleistenträger (63) eine oIdruckleltung geführt ist, welche an eine durch die Achse (4) erfolgende Ölzuführung angeschlossen ist.
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FR2639401A1 (fr) * 1988-11-23 1990-05-25 Bernard Marcel Moteur thermique rotatif
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